Additieve productie Aluminiumlegering

A: Aluminiumlegering is een metaalmengsel waarbij aluminium het hoofdbestanddeel is. Andere elementen die doorgaans aan aluminium worden toegevoegd zijn: koper, magnesium, mangaan, silicium, tin, nikkel, zink.

Aluminium wordt zelden in zijn pure vorm gebruikt omdat het zacht en zwak is. De andere elementen verbeteren de mechanische eigenschappen en maken het geschikt voor verschillende toepassingen.

A: Bij de productie is aluminium zelden zuiver. In plaats daarvan vormen fabrikanten legeringen die de sterkte en stijfheid van aluminium dramatisch vergroten, terwijl de andere wenselijke eigenschappen behouden blijven. Zowel professionals als niet-professionals maken vaak vergelijkingen tussen aluminium en staal, omdat de twee metalen beide voor zo'n grote verscheidenheid aan producten worden gebruikt.

Maar het vergelijken van aluminium met staal lijkt een beetje op het vergelijken van appels met peren: staal is al een legering, terwijl aluminium een ​​element is. Koolstofstaal, een basisstaallegering, bestaat uit ijzer (Fe) en koolstof (C). Zuiver aluminium is, ondanks zijn vele winnende eigenschappen, te zacht en niet sterk genoeg voor de meeste industriële toepassingen. Maar aluminiumlegeringen kunnen dertig keer sterker zijn dan puur aluminium, en overtreffen regelmatig staal in sterkte-gewichtsverhoudingen.

A: Aluminium versus roestvrij staal: belangrijkste verschillen

• Kracht

RVS is zwaarder en sterker dan aluminium. Aluminium weegt zelfs ongeveer 1/3 van het gewicht van staal. Hoewel roestvrij staal sterker is, heeft aluminium een ​​veel betere sterkte-gewichtsverhouding dan roestvrij staal.

• Geleidbaarheid

Staal is een slechte geleider van elektriciteit vanwege de dichte beschermende oxidelaag. Aan de andere kant is aluminium een ​​zeer goede elektrische en thermische geleider.

• Kosten

Aluminium is duurder dan roestvrij staal als je naar de prijs kijkt op basis van gewicht. Maar als je naar de prijs per volume kijkt, is aluminium kosteneffectiever omdat je meer product krijgt.

• Hittebestendig

Bij het vergelijken van roestvrij staal met aluminium is roestvrij staal veel beter bestand tegen hitte met een smeltpunt van 2500 ℉, terwijl aluminium rond de 400 ℉ erg zacht wordt met een smeltpunt van 1220 ℉. Aluminium heeft echter het voordeel ten opzichte van staal bij koude temperaturen. Naarmate de temperatuur daalt, neemt de treksterkte van aluminium toe, terwijl staal bros wordt bij lage temperaturen.

• Corrosieweerstand

Aluminium roest niet; het corrodeert echter wel bij blootstelling aan zout. Roestvrij staal is zeer corrosiebestendig en roest niet gemakkelijk. Bovendien is roestvrij staal niet-poreus, waardoor het beter bestand is tegen corrosie.

• Milieu-impact, recycleerbaarheid

RVS staat bekend om zijn goede recycleerbaarheid. Volgens Napa Recycling is staal het meest gerecyclede materiaal ter wereld. Het heeft duidelijke magnetische eigenschappen waardoor het een gemakkelijk materiaal is dat uit de afvalstroom kan worden teruggewonnen voor recycling. Bovendien blijven de eigenschappen van staal onveranderd, ongeacht hoe vaak het staal wordt gerecycled.

Hoewel staal het meest gerecyclede materiaal is, is aluminium het meest recycleerbare materiaal. In feite is weggegooid aluminium waardevoller dan enig ander materiaal in uw prullenbak. Bijna 75% van al het aluminium dat in de VS wordt geproduceerd, wordt nog steeds gebruikt, omdat aluminium keer op keer kan worden gerecycled in een echt gesloten kringloop. Bezoek de Aluminium Association voor meer informatie over het recyclen van aluminium.

• Verschillende toepassingen van aluminium versus staal

Aluminium en staal zijn overal. Als je ergens rondkijkt, is de kans groot dat je iets ziet dat een van deze metalen bevat. Hieronder vindt u enkele veel voorkomende toepassingen van roestvrij staal en aluminium.

A: Voor- en nadelen van aluminium

Pluspunten

• Het is een goedkopere optie
• Geurloos en ondoordringbaar
• Reflectiviteit en flexibiliteit
• Hoge bewerkbaarheid en recycleerbaarheid
• Corrosieweerstand
• Hoge thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid

Nadelen

• Moeilijk lasproces
• Corrodeert snel in zout water
• Het kan de smaak van verpakt voedsel beïnvloeden

A: Hoewel aluminium en titanium uitstekende keuzes zijn voor een breed scala aan toepassingen, zijn ze niet geschikt voor elk project. Voordat u een metaal kiest voor uw unieke toepassingen, moet u verschillende factoren in overweging nemen, waaronder de volgende:

Toepassingen

De respectievelijke eigenschappen van titanium en aluminium maken ze ideaal voor diverse toepassingen. Titanium is bijvoorbeeld perfect voor toepassingen waarbij hittebestendige materialen nodig zijn. Deze omvatten medische toepassingen, satellietcomponenten, maritieme componenten en armaturen.

Ondertussen is aluminium geschikt voor voertuig- en fietsframes, koellichamen, elektrische geleiders, kleine boten en andere toepassingen die een hoge thermische geleidbaarheid vereisen.

Optionele bewerkbaarheidsprocessen

Het materiaal dat u voor uw project kiest, bepaalt de geometrie van uw eindproducten. Het bepaalt ook de bewerkingsmethode die voor het materiaal wordt gebruikt tijdens de productie van uw onderdelen. Aluminium is beter compatibel met een breed scala aan processen. Het biedt hoogwaardige componenten voor gevallen waarin u snel onderdelen moet maken.

Bovendien is dit materiaal gemakkelijker om mee te werken dan titanium en is het de betere optie voor het maken van ingewikkelde onderdelen met nauwe tolerantie-eisen.

Kosten

Productiekosten zijn een van de fundamentele factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een metaal voor uw project. Over het algemeen is aluminium een ​​kosteneffectief metaal dat wordt gebruikt voor precisiebewerking en vele andere prototypingprocessen. Het vervaardigen van componenten is met aluminium vaak goedkoper dan met titanium.

Titanium heeft hoge extractie- en fabricagekosten in vergelijking met aluminium. De hoge prijs beperkt de toepassing ervan. Titanium is echter een ideaal materiaal voor uw bewerkingsdoeleinden als de bewerkingskosten van titanium geen uitdaging vormen.

Gewicht en kracht

Het gewicht en de sterkte van titanium versus aluminium zijn andere verschillen tussen deze metalen. Titanium heeft een dichtheid van 4500 kg/m3 in tegenstelling tot de 2712 kg/m3 aluminium. Als gevolg hiervan is titanium zwaarder in vergelijking met aluminium. Dit betekent dat u minder titanium nodig heeft bij uw bewerking om een ​​lichtgewicht product te verkrijgen.

Titanium is de betere keuze als het gaat om sterkte. De treksterkte varieert van 230 MPa tot 1400 MPa vergeleken met aluminium, dat een marge heeft van 90 MPa tot 690 MPa. Zuiver titanium heeft een laag vermogen, terwijl puur aluminium zwakker is. U kunt aluminium echter combineren met andere metaallegeringen om de sterkte ervan te vergroten, afhankelijk van uw behoeften.

Geproduceerd afval

Bewerkingsafval is een andere cruciale factor bij het uitvoeren van complexe geometrische ontwerpprojecten. Complexe ontwerpgeometrieën kunnen uw bewerkingsmethode beperken, ongeacht het door u gekozen materiaal. Als gevolg hiervan wordt het wegfrezen van overtollig materiaal onvermijdelijk. Soms gebruiken de meeste producenten aluminium voor prototyping en wordt titanium gebruikt voor de productie van kleine batches van producten voor speciale doeleinden. In de meeste gevallen is het raadzaam om goedkoop aluminium boven titanium te kiezen, omdat dit de totale kosten helpt verlagen.

Esthetische vereisten

Sommige gefreesde onderdelen vereisen vaak het aanbrengen van specifieke kleuren voor een esthetische afwerking. Titanium geeft een zilveren oppervlakte-look die donkerder lijkt onder het licht. Ondertussen heeft aluminium een ​​zilverwit uiterlijk. Het materiaal dat u kiest, bepaalt of uw product een zilveren of dofgrijze kleur heeft. Beide materialen kunnen echter verschillende andere afwerkingsprocedures voor metalen oppervlakken ondergaan, zoals parelstralen, polijsten, verchromen, enz.

Conclusie

Titanium en aluminium zijn metalen met opmerkelijke eigenschappen, respectieve voordelen en toepassingen. Ondanks dat ze bijna dezelfde eigenschappen hebben, hebben ze individuele toepassingen waarbij de een geschikter is dan de ander. Terwijl titanium ideaal is voor hittebestendige toepassingen, heeft aluminium de beste thermische geleidbaarheid die uw project nodig heeft.

A: Beide metalen beschikken over uitstekende duurzaamheidseigenschappen en kunnen deze gedurende een langere periode gebruiken. Niettemin komt titanium op de eerste plaats als het gaat om duurzaamheid en stijfheid. De componenten gaan jaren mee zonder tekenen van slijtage. Titanium heeft een uitstekende corrosieweerstand en gaat langer mee omdat het bestand is tegen stress.

A: Het is vrij eenvoudig om titanium van aluminium te onderscheiden met behulp van hun specifieke kleuren. Titanium heeft een donkerzilveren kleur, terwijl aluminium op meerdere oppervlakken meestal varieert van zilverwit tot dofgrijs. Bovendien voelt titanium veel harder aan dan aluminium. Aluminium schuurt gewoonlijk een stuk zacht materiaal af als het wordt gevijld, terwijl titanium dat niet doet.

A: Het AlSi7Mg-materiaal heeft een zwakker hardingseffect in vaste oplossing vanwege de lagere volumefractie van Si, wat resulteert in een lagere treksterkte, lagere hardheid en hogere rek dan het AlSi10Mg-materiaal. Na de warmtebehandeling namen de trek- en vloeisterkte van beide materialen af ​​en nam de rek toe.

A: AlSi10Mg is een aluminiumlegering met uitstekende mechanische eigenschappen gecombineerd met een lage dichtheid, corrosieweerstand en uitstekende gietbaarheid, terwijl het lichtgewicht en flexibele nabewerkingsopties biedt.

Omdat het een hoge sterkte, relatief hoge hardheid en hoge thermische geleidbaarheid biedt, wordt het gebruikt voor onderdelen die onderhevig zijn aan hoge belastingen.

Toepassingen zijn onder meer behuizingen en kanalen, motoronderdelen, productiegereedschappen en matrijzen voor zowel prototyping als productiedoeleinden.

A: De meest gebruikte MIG aluminium lasdraden zijn ER4043 en ER5356. ER4043 is een MIG-lasdraad voor algemeen gebruik die wordt gebruikt voor het lassen van aluminiumlegeringen 2014, 3003, 3004, 4043, 5052, 6061, 6062 en 6063. De lassen bieden een hoge ductiliteit en uitstekende weerstand tegen scheuren.

A: Over het algemeen omvatten de metaalpoeders die in metalen 3D-printers worden gebruikt gereedschapsstaal, roestvrij staal, martensitisch staal, puur titanium en titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen, legeringen op nikkelbasis, legeringen op koperbasis, kobalt-chroomlegeringen, enz.

A: Legering 3003: de meest gebruikte aluminiumlegering. Een commercieel zuiver aluminium met toegevoegd mangaan om de sterkte te vergroten (20% sterker dan de 1100-kwaliteit). Het heeft een uitstekende corrosieweerstand en verwerkbaarheid. Deze kwaliteit kan diepgetrokken of gesponnen, gelast of gesoldeerd zijn.